C++基础与深度解析

本节将多角度讲解什么是C++，并介绍常用的C++开发工具，让同学们建立对C++新的认识。通过C++的编译/链接模型，使同学们理解一个C++文件是如何成为一个可执行程序的。

本节将初探C++，通过从最简单的“Hello World”程序开始讲解什么是C++程序，然后介绍C++的I/O，并通过猜数字来实现带有用户交互的程序。

本节将介绍什么是类型，进一步讲解变量、字面值及其类型，接着讲述了从指针到引用的复合类型，最后重点介绍了类型别名与类型的自动推导。

本节讲解了C++内建数组的相关知识，接着介绍了C++标准提出的vector容器和string的使用方法，并与内建数组和C字符串进行了对比。

本节将讲解什么是表达式，介绍C++的左值、右值的划分与转换，四大类型转换等知识，最后介绍各个操作符的使用细节，并引入C++17添加了对操作符限定求值顺序的说明。

本节将介绍语句的相关基础，从最基本的非顺序语句goto开始介绍分支语句、循环语句，在介绍的同时，会穿插C++的新特性，如带初始化语句的if和switch，[[fallthrough]]属性、range-for等，最后通过将switch和for语句结合，优美地完成了“达夫设备”的应用。

本节将介绍什么是函数，详细讲述函数的参数、函数体和返回类型三个部分，接着讲解了C++的函数重载与重载解析步骤，最后讲述了递归函数、内联函数、constexpr函数等其他函数的应用。

以《Standard C++ IOStreams and Locales》为大纲，对C++的IOStream进行介绍，详细讲解了非格式化IO和格式化IO的用法，接着拓展到了文件和内存流的操作，最后介绍了流的状态、定位和同步。

本节讲解了动态内存基础，首先介绍了C++系统自身的动态内存分配方法，提出其内存所有权不清晰的问题，然后引入了shared_ptr、unique_ptr、weak_ptr三大智能指针的解决方案。

本节概述了容器的基础，从序列容器、关联容器、适配器和生成器进行分类讲解，根据不同容器的功能，摸索容器设计上的精妙，不仅让同学们学会使用容器提高开发效率，也在接口设计上得到提升。

本节主要讲解泛型算法，即是C++标准库中提供的算法，通过归纳分类，分析Possible implementation帮助同学们理解泛型算法，为了给泛型算法提供自定义的计算逻辑，引入了bind、Lambda表达式的讨论，最后讲解了C++20的泛型算法改进版Ranges，能够更加灵活的组织程序逻辑。

本节介绍类的基本概念，首先从结构体引入类的概念，接着讲解了成员函数的相关细节，然后讲述了访问限定符和友元的知识，最后针对构造、析构和复制等特殊成员函数进行详细讨论。

本节讲解类的进阶知识，首先详细讨论了运算符重载的相关知识，然后在类的继承上，展开了虚函数、继承与特殊成员函数、public与private继承、空基类优化等知识的讨论。

本节介绍模板的基础，从函数模板开始介绍实例化控制、完全特化等基础，接着讨论了类模板的实例化、偏特化和模板实参推导等知识，然后讲解了C++20引入的Concepts来限制模板参数，最后讲述了完美转发std::forward和Lambda表达式相关等知识。

基于上一节的内容，本节详细讲解了元编程的编程思路和方法，首先从元程序形式和元数据引入元编程的概念，然后对元编程的顺序、分支、循环代码的编写方式进行逐一讨论，最后讲述了减少实例化的技巧。

本节是对前15节的补充知识，使整个C++基础课程更加完备、全面。主要讲解了C++的异常处理方法，并介绍了枚举与联合、嵌套类与局部类、嵌套名字空间与匿名名字空间、位域与volatile关键字等知识。